Data Network là gì? Tổng hợp các thông tin về Mạng dữ liệu

Trong kỷ nguyên số hiện nay, dữ liệu có mặt trong mọi hoạt động của xã hội, từ giao tiếp cá nhân đến vận hành doanh nghiệp hay quản lý nhà nước. Để truyền tải và chia sẻ dữ liệu một cách hiệu quả, chúng ta cần đến mạng dữ liệu (Data Network). Hãy cùng Việt Tuấn đi tìm hiểu chi tiết hơn về Data Network trong bài viết này nhé!

Định nghĩa của Data Network

Mạng dữ liệu hay Data Network là một hệ thống phức tạp bao gồm các thiết bị điện tử được liên kết với nhau thông qua các phương tiện truyền dẫn đa dạng gồm các loại cáp vật lý như cáp đồng trục, cáp quang đến các phương thức truyền dẫn không dây như sóng vô tuyến, sóng vi ba, sóng hồng ngoại, và các công nghệ không dây như Wifi, Bluetooth, 4G/5G. Mục đích của sự kết nối này là tạo ra một môi trường cho phép chia sẻ, trao đổi và quản lý dữ liệu một cách hiệu quả và bảo mật. Dữ liệu được truyền tải trong mạng dữ liệu tồn tại ở nhiều định dạng khác nhau, bao gồm:

• Văn bản: Dữ liệu dạng chữ cái, số, ký tự đặc biệt, được mã hóa dưới dạng số (ví dụ: ASCII, Unicode).
• Hình ảnh: Dữ liệu biểu diễn hình ảnh tĩnh, được số hóa thành các điểm ảnh (pixel) và lưu trữ dưới nhiều định dạng (ví dụ: JPEG, PNG, GIF).
• Âm thanh: Dữ liệu biểu diễn âm thanh, được số hóa thành các mẫu âm thanh và lưu trữ dưới nhiều định dạng (ví dụ: MP3, WAV, FLAC).
• Video: Dữ liệu biểu diễn hình ảnh động, là chuỗi các hình ảnh được hiển thị liên tiếp với tốc độ cao, kết hợp với âm thanh, được lưu trữ dưới nhiều định dạng (ví dụ: MP4, AVI, MKV).
• Các loại dữ liệu số khác: Bao gồm dữ liệu từ các ứng dụng, cơ sở dữ liệu, cảm biến, thiết bị IoT (Internet of Things), và nhiều loại dữ liệu được số hóa khác.

Mục tiêu chính của mạng dữ liệu là cung cấp một nền tảng cho phép người dùng truy cập, chia sẻ và quản lý thông tin một cách nhanh chóng và hiệu quả. 

Cấu trúc của Mạng dữ liệu

Một mạng dữ liệu cơ bản bao gồm các thành phần sau:

• Thiết bị đầu cuối (End Devices): Đây là các thiết bị mà người dùng trực tiếp tương tác, chẳng hạn như máy tính cá nhân, máy tính xách tay, điện thoại thông minh, máy tính bảng, máy chủ, máy in, camera IP, v.v.
• Thiết bị mạng (Network Devices): Các thiết bị này đóng vai trò trung gian trong việc truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị đầu cuối. Một số thiết bị mạng phổ biến bao gồm:
  • Bộ định tuyến (Router): Định tuyến dữ liệu giữa các mạng khác nhau.
  • Bộ chuyển mạch (Switch): Kết nối các thiết bị trong cùng một mạng và chuyển tiếp dữ liệu giữa chúng.
  • Trung tâm kết nối (Hub): Chia sẻ kết nối mạng cho nhiều thiết bị (ít được sử dụng trong mạng hiện đại).
  • Tường lửa (Firewall): Bảo vệ mạng khỏi các truy cập trái phép.
  • Bộ phát wifi (Wireless Access Point - WAP): Cho phép các thiết bị kết nối mạng không dây (Wi-Fi).
• Phương tiện truyền dẫn (Transmission Media): Đây là con đường mà dữ liệu di chuyển giữa các thiết bị. Có hai loại phương tiện truyền dẫn chính:
  • Có dây (Wired): Sử dụng cáp đồng (cáp xoắn đôi, cáp đồng trục) hoặc cáp quang.
  • Không dây (Wireless): Sử dụng sóng vô tuyến (Wi-Fi, Bluetooth, sóng di động).
• Giao thức (Protocols): Các quy tắc và tiêu chuẩn quy định cách dữ liệu được truyền tải và xử lý trong mạng. Một số giao thức quan trọng bao gồm TCP/IP, HTTP, HTTPS, DNS, v.v.

Phân loại mạng dữ liệu

Mạng dữ liệu có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau:

Theo phạm vi địa lý

• Mạng cục bộ (Local Area Network - LAN): Kết nối các thiết bị trong một phạm vi nhỏ, chẳng hạn như văn phòng, nhà ở, trường học.
• Mạng diện rộng (Wide Area Network - WAN): Kết nối các mạng LAN ở các khu vực địa lý rộng lớn, chẳng hạn như giữa các thành phố, quốc gia. Internet là một ví dụ điển hình của WAN.
• Mạng đô thị (Metropolitan Area Network - MAN): Kết nối các mạng LAN trong một khu vực đô thị.
• Mạng cá nhân (Personal Area Network - PAN): Kết nối các thiết bị cá nhân của một người, chẳng hạn như điện thoại, máy tính, tai nghe Bluetooth.

Theo cấu trúc liên kết (Topology)

• Mạng hình sao (Star Topology): Tất cả các thiết bị kết nối đến một trung tâm (hub hoặc switch).
• Mạng dạng vòng (Ring Topology): Các thiết bị kết nối thành một vòng khép kín.
• Mạng dạng tuyến (Bus Topology): Tất cả các thiết bị kết nối đến một đường truyền chung.
• Mạng dạng lưới (Mesh Topology): Mỗi thiết bị kết nối trực tiếp với nhiều thiết bị khác.

Theo phương thức truyền dẫn

• Mạng có dây (Wired Network): Sử dụng cáp để truyền dữ liệu.
• Mạng không dây (Wireless Network): Sử dụng sóng vô tuyến để truyền dữ liệu.

Các giao thức quan trọng trong Data Network

Giao thức là tập hợp các quy tắc và tiêu chuẩn xác định cách dữ liệu được truyền tải và xử lý trong mạng. Một số giao thức quan trọng bao gồm:

TCP/IP: Bộ giao thức nền tảng của Internet

TCP/IP không chỉ là một giao thức đơn lẻ mà là một bộ giao thức (protocol suite) đóng vai trò là nền tảng cho hoạt động của Internet và hầu hết các mạng máy tính hiện đại, định nghĩa cách dữ liệu được chia nhỏ, đóng gói, truyền tải, định tuyến và nhận lại trên mạng. Cụ thể:

• IP (Internet Protocol): Chịu trách nhiệm về việc định tuyến các gói dữ liệu (data packets) giữa các mạng. Mỗi thiết bị kết nối vào mạng đều được gán một địa chỉ IP duy nhất, cho phép xác định và gửi dữ liệu đến đúng đích. IP hoạt động ở tầng Mạng (Network Layer) trong mô hình OSI (Open Systems Interconnection).
• TCP (Transmission Control Protocol): Đảm bảo việc truyền tải dữ liệu đáng tin cậy giữa hai thiết bị. TCP chia dữ liệu thành các gói nhỏ hơn, đánh số thứ tự cho chúng, và kiểm tra xem tất cả các gói đã được nhận đúng thứ tự hay chưa. Nếu có gói bị mất hoặc lỗi, TCP sẽ yêu cầu gửi lại. TCP hoạt động ở tầng Vận chuyển (Transport Layer) trong mô hình OSI, cung cấp kết nối "end-to-end" (đầu cuối) tin cậy.

Sự kết hợp của TCP và IP tạo nên một hệ thống mạnh mẽ, cho phép truyền tải dữ liệu một cách hiệu quả và tin cậy trên mạng Internet phức tạp.

>>> Bạn đọc có thể tìm hiểu thêm các thông tin về giao thức TCP/IP qua bài viết: TCP/IP là gì? Chức năng, kiến thức về giao thức mạng TCP/IP

HTTP/HTTPS: Giao thức truyền tải dữ liệu trên World Wide Web

• HTTP (Hypertext Transfer Protocol): Là giao thức ứng dụng (Application Layer protocol) được sử dụng để truyền tải dữ liệu giữa trình duyệt web (client) và máy chủ web (server), dựa trên mô hình yêu cầu-phản hồi (request-response). Client gửi yêu cầu (ví dụ: yêu cầu một trang web), và server trả về phản hồi (ví dụ: nội dung của trang web).
• HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure): Là phiên bản bảo mật của HTTP, sử dụng mã hóa SSL/TLS (Secure Sockets Layer/Transport Layer Security) để bảo vệ dữ liệu được truyền tải giữa client và server. Mã hóa này đảm bảo tính bảo mật của dữ liệu, ngăn chặn việc nghe lén và sửa đổi dữ liệu bởi bên thứ ba. HTTPS đặc biệt quan trọng đối với các giao dịch trực tuyến có thông tin nhạy cảm như thông tin thẻ tín dụng được trao đổi.

DNS: Hệ thống phân giải tên miền

DNS hoạt động như một "danh bạ điện thoại" cho Internet. Con người dễ dàng nhớ tên miền hơn là một dãy số IP phức tạp (ví dụ: 172.217.160.142). DNS chuyển đổi tên miền dễ nhớ này thành địa chỉ IP tương ứng, cho phép máy tính tìm thấy máy chủ web trên mạng. Quá trình này được gọi là phân giải tên miền (name resolution). DNS sử dụng một hệ thống phân cấp phân tán (distributed hierarchy) bao gồm các máy chủ DNS khác nhau trên toàn thế giới để quản lý và phân giải tên miền.

SMTP: Giao thức gửi email

SMTP là giao thức được sử dụng để gửi email từ client (ứng dụng email trên máy tính) đến máy chủ email (mail server) và giữa các máy chủ email với nhau. SMTP định nghĩa cách email được định dạng và truyền tải qua mạng. SMTP thường hoạt động trên cổng 25 (port 25).

POP3/IMAP: Giao thức nhận email

Cả POP3 và IMAP đều là các giao thức được sử dụng để client nhận email từ máy chủ email, nhưng chúng hoạt động khác nhau:

• POP3 (Post Office Protocol version 3): Tải email từ máy chủ về máy tính của client và thường xóa email khỏi máy chủ (mặc dù có tùy chọn để giữ lại). POP3 phù hợp khi bạn chỉ kiểm tra email trên một thiết bị.
• IMAP (Internet Message Access Protocol): Cho phép client truy cập và quản lý email trực tiếp trên máy chủ. Email vẫn được lưu trữ trên máy chủ, và client chỉ tải về một bản sao khi cần. IMAP phù hợp khi bạn muốn truy cập email từ nhiều thiết bị khác nhau.

Các công nghệ Data Network tiên tiến

• Mạng quang thụ động (Passive Optical Network - PON): Sử dụng cáp quang và bộ chia quang thụ động để cung cấp kết nối băng thông rộng cho nhiều người dùng. Công nghệ này tiết kiệm chi phí và dễ dàng triển khai, đặc biệt phù hợp cho các khu dân cư và doanh nghiệp vừa và nhỏ.
• Mạng di động thế hệ mới (Next-Generation Mobile Networks): Sau 5G, các nghiên cứu và phát triển đang hướng tới các thế hệ mạng di động tiếp theo (6G và xa hơn) với tốc độ truyền tải dữ liệu siêu nhanh, độ trễ cực thấp và khả năng kết nối vạn vật (Internet of Everything - IoE).
• Điện toán biên (Edge Computing): Đưa việc xử lý dữ liệu đến gần hơn với nguồn dữ liệu, giảm độ trễ và tiết kiệm băng thông. Điện toán biên đặc biệt quan trọng cho các ứng dụng yêu cầu thời gian thực như xe tự lái, thực tế ảo (VR) và thực tế tăng cường (AR).
• Mạng lượng tử (Quantum Networking): Sử dụng các nguyên tắc của cơ học lượng tử để truyền tải thông tin một cách an toàn tuyệt đối. Mạng lượng tử hứa hẹn mang lại khả năng bảo mật chưa từng có, nhưng vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển ban đầu.

Ứng dụng của mạng dữ liệu

Mạng dữ liệu được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:

• Truyền thông và giải trí: Internet, mạng xã hội, truyền hình trực tuyến, trò chơi trực tuyến.
• Kinh doanh và thương mại: Thương mại điện tử, quản lý chuỗi cung ứng, hệ thống thanh toán trực tuyến.
• Giáo dục và đào tạo: Học tập trực tuyến, thư viện số, trao đổi thông tin giữa các trường học.
• Y tế và chăm sóc sức khỏe: Lưu trữ và chia sẻ bệnh án điện tử, tư vấn khám bệnh từ xa.
• Chính phủ và quản lý nhà nước: Cung cấp dịch vụ công trực tuyến, quản lý dữ liệu dân cư.
• Internet vạn vật (Internet of Things - IoT): Kết nối các thiết bị vật lý với Internet để thu thập và trao đổi dữ liệu.

Tác động của Data Network đến xã hội

Data Network (Mạng dữ liệu) đã và đang tác động sâu rộng đến xã hội hiện đại. Trong giao tiếp, mạng xã hội, email, tin nhắn tức thời đã thay đổi cách con người tương tác, cho phép giao tiếp đa phương tiện và thời gian thực. Về kinh tế, thương mại điện tử, dịch vụ trực tuyến và các ứng dụng kinh doanh dựa trên mạng dữ liệu thúc đẩy tăng trưởng và tạo ra nhiều cơ hội mới. Trong giáo dục, học tập trực tuyến và truy cập tài nguyên giáo dục mở đã mở rộng cơ hội học tập cho nhiều người. Cuối cùng, trong đời sống, các dịch vụ y tế từ xa, quản lý năng lượng thông minh và ứng dụng nhà thông minh đã cải thiện chất lượng cuộc sống và tiện nghi sinh hoạt. Như vậy có thể thấy, data network không chỉ là công cụ kết nối mà còn là động lực thúc đẩy sự phát triển trên nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội.

Mạng dữ liệu và cơ sở dữ liệu khác nhau như thế nào?

Cơ sở dữ liệu (Database):

• Là một tập hợp dữ liệu có cấu trúc được lưu trữ và truy cập bằng điện tử.
• Dữ liệu có thể thuộc bất kỳ loại nào, từ văn bản, số, hình ảnh đến video.
• Được quản lý bởi một hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu (DBMS) để cho phép người dùng lưu trữ, truy xuất và chỉnh sửa dữ liệu.
• Ví dụ: MySQL, Oracle, SQL Server, MongoDB.

Mạng dữ liệu (Data Network):

• Là một hệ thống các thiết bị kết nối với nhau để chia sẻ dữ liệu.
• Các thiết bị có thể là máy tính, điện thoại, máy chủ, v.v.
• Sử dụng các giao thức và công nghệ truyền thông để truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị.
• Ví dụ: Internet, mạng LAN, mạng WAN.

Vậy sự khác biệt chính giữa cơ sở dữ liệu và mạng dữ liệu là gì? Bạn hãy tham khảo qua bảng so sánh dưới đây: 

Để dễ hình dung hơn, Việt Tuấn sẽ lấy một ví dụ như sau:

Một công ty có một cơ sở dữ liệu khách hàng (chứa thông tin về khách hàng). Cơ sở dữ liệu này được lưu trữ trên một máy chủ. Để người dùng có thể truy cập vào cơ sở dữ liệu này từ máy tính của họ, công ty cần một mạng dữ liệu (mạng LAN). Mạng dữ liệu (Data Network) sẻ kết nối máy tính của người dùng với máy chủ chứa cơ sở dữ liệu để truyền tải. 

Tổng kết

Mạng dữ liệu (data network) đóng vai trò quan trọng trong xã hội hiện đại, kết nối con người, thiết bị và thông tin trên toàn thế giới. Từ giao tiếp cá nhân đến vận hành doanh nghiệp và quản lý nhà nước, mạng dữ liệu đã và đang thay đổi cách chúng ta sống, làm việc và tương tác. Hiểu rõ về mạng dữ liệu, từ cấu trúc, phân loại đến các công nghệ tiên tiến là rất quan trọng để chúng ta có thể tận dụng tối đa những lợi ích mà hệ thống mạng dữ liệu mang lại và giải quyết những vấn đề phát sinh. Sự phát triển không ngừng của công nghệ mạng dữ liệu hứa hẹn một tương lai kết nối và thông minh hơn.